1、锚杆静压桩在地基处理中的应用一、工程概况及地质情况 三山岛金矿家属楼为地上四层砖混结构，外墙为 370，内墙 240，基础为钢筋混凝土条形基础，砖墙为为该厂生产的蒸压灰砂砖，强度较低，抗压强度为 6MPa，砂浆强度几乎为零，施工于己于 1995 年，根据厂方近期墙体裂缝记录资料，墙体以 45 斜裂缝为主，局部墙体有水平裂缝，窗洞口处有斜裂缝，在通风道处附近有竖向裂缝。从一层到四层都有裂缝，裂缝部位较多，且裂缝长度较长，呈八字形。 根据厂方提供的勘察资料，在勘察揭示深度范围内，场地土自上而下可分为： （1） 杂填土：层厚 0.71.30m，多为建筑垃圾等，成分杂乱。 （2） 粗 砂：平均层厚 1
2、.0m，呈松散-稍密状态；fk=160kPa，Es=18MPa。 （3） 淤质粗砂：平均层厚 2.2m，中等液化，含有具壳碎屑、饱和、极松散状态；fk=70kPa，Es=5MPa。 （4） 淤质粉砂：平均层厚 1.6m，中等液化，含有较多具壳碎屑、饱和、极松散状态；fk=70kPa，Es=3.5MPa。 （5） 粗 砂：厚度大，未揭穿该地，揭露厚度一般在 5.0m 左右，呈可塑状态，饱和、稍密；fk=180kPa，Es=21MPa。 二、裂缝原因分析 （1）地基承载力计算： 取中间横墙基础计算：线荷载设计值为 p=67kN/m；基础宽度b=3.3m，=6，Z=0.6m， Pz= =38.5kN
3、/m2 Pcz=1.5x18+18x0.6=37kN/m2 Pz+Pcz=38.5+37=75.5kN/m2 软弱地基承载力设计值计算： f=fk+1.1x18(1.5-0.5)=70+1.1x18(1.5-0.5)= f=1.1fk=1.1x70=77kN/m2 （2）地基变形计算： 地基承载力及地基变形均不符合地基规范要求，由于地基受到上部传递的压力，中部压力相互影响高于边缘处相互影响，以及边缘处非受载区地基对受载区有剪切阻力等共同作用的结果，引起地基的沉降变形呈凹形，端部地基反压力很大，墙体的剪应力很高，墙体由于剪力形成的主拉应力而破坏，裂缝呈八字形，这与现场观察到裂缝开展的有规律性的分
4、部状况相吻合；所以地基地基强度不足是引起墙体开裂的主要原因之一。 此外，由于墙砌体的各项强度指标不足以及灰缝砂浆抗剪强度几乎为零，由于干缩作用及温度变化，也促使裂缝的产生及进一步加剧。据厂方技术人员观测，大部分裂缝未见发展，已趋稳定。 随后拟对上部结构及地基同时进行处理，先进行基础处理，等基础处理完后再对上部结构进行加固，本文仅涉及基础加固部分，上部结构加固部分略。 三、加固方案的选择 加固方案的选择必须能控制上部结构加固后，建筑物的沉降量及不均匀沉降，且能托换部分上部荷载，并部分消除地基液化沉陷，地基加固的一般方法有： 1 采用树根桩加固法 在条形基础下用树根桩进行托换，由于树根桩所提供的承
5、载力不明确，而且施工质量较难保证桩身质量，故不宜采用。 2 采用压力注浆法 由于地基土质太差，在灌浆压力作用下，淤泥质土发生触变，结构强度散失，会加大建筑物的沉降和不均匀沉降，加固效果难以控制，不易量化，亦不宜采用。 3 采用锚杆静压桩法 锚杆静压桩施工设备简单，适合狭小空间作业，其压桩力反映直观，托换值易控制而且准确可靠，施工速度快，工期短，且成本不高，施工中无噪音和环境污染问题，故采用。 四、锚杆静压桩的加固原理简述 锚杆静压桩加固机理是利用锚杆桩将上部结构部分荷载通过桩传给地基较深较好的持力层，减轻其负载，从而达到控制建筑物过大沉降及不均匀沉降的目的。 锚杆静压桩由锚杆和静压桩技术两者结
6、合的一种托换方法，它是通过原基础上埋设受拉锚杆，利用锚杆固定压桩架以建筑物所能发挥的自重作为压桩反力，用电动液压千斤顶将桩段从基础中预留或开凿的压桩孔内逐段压入地基中，然后将桩和地基连接在一起，该方法具有施工器械轻便灵活、施工方便、作业面小可在室内施工，并且能耗底、无振动、无噪音、无污染，在施工时，车间可不停产，不扰民等优点，它适合于粉土、粘性土、人工填土、淤泥质土、黄土等地基上的新建或已建多层建筑物、中小型构筑物和厂房的地基加固补强，以及处理地基不均匀沉降引起的上部结构倾斜开裂或加层。 五、加固方案的设计与计算 1由勘察单位提供的地质报告已知基础持力层下为承载力仅为70kPa 的高压缩性淤泥
7、质土，为软弱下卧层，层厚变化较大，从2.0m5.5m，且为中等液化层，根据地质报告，确定桩端持力层落在（5）粗砂层上。 锚杆静压桩的设计考虑到以下几个方面的因素： （1） 根据布桩数量，合理选用桩截面尺寸，控制压桩力和压桩长度。因为小桩的比表面积较大，单方混凝土的侧摩阻力较大，有一定的经济性，在可能情况下，应增加桩的根数以减少单桩设计承载力。 （2） 根据上部结构的裂缝情况，在布桩时有意在裂缝较多的纵横墙下多布置一些。 （3） 考虑锚杆静压桩与天然地基的共同作用，锚杆桩不形成端承桩，封桩后考虑了桩土共同作用。 （4） 在桩顶沿建筑物的主要纵横墙两侧增设通长基础梁以协调桩的受力，加强基础整体刚度
8、，对易受侵蚀的尾砂砖墙基作可靠的保护。 静压桩及基础梁平面布置见附图（一）。共布置了 160 根桩。 设计用锚杆静压桩截面为 200x200mm，桩身混凝土强度等级为 C25，桩身长度为 9m 左右，桩身进入砂土 0.5m，压桩时以压桩力控制。 2单桩竖向承载力标准值的理论计算： 建筑桩基技术规范（JGJ 94-94）第 5.2.8 条指出：“当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向承载力标准值时，按下式计算： Quk=Qsk+Qpk-qsikli+qpkAp 式中：qsik桩侧第 I 层土的极限侧阻力标准值，无当地经验值时按表 5.2.8-1 取值； Qpk极限端阻力标准值，
9、无当地经验值时按表 5.2.8-2 取值； 大量的工程实践表明，按上述算出的 Quk 偏小，尤其是端承桩或入土深度较小的桩，实测值高出计算值的幅度较大，究其原因，主要是对于摩擦桩，桩间土经过适当的挤压后，其力学指标有较大的改善；对于端承桩，当以大于设计极限 承载力施工后，桩端土体被挤密压实，其力学指标有较大的改善。 经过对许多工程作比较分析，有学者提出当采用静压桩时，其qs、qp 应该取规范推荐表中的高值进行计算。 根据广东省静力压桩规程编写组的静压桩承载力统计分析（1998 年）一文指出：当桩深较小时，可用土的力学指标上限值进行计算，有的还可适当提高；当桩深较大时，可用土的力学指标下限值进行
10、计算，或按摩擦桩计算。 本工程桩长仅 9m 左右，应属于短桩，由于没有无当地经验值，在实际计算单桩竖向承载力标准值时，取土的力学指标平均值进行计算。锚杆静压桩技术规程规定，静压桩最终设计压桩力按下式（1）计算。Pp(L)=KpPa (1) Kp 压桩力系数，取值 1.52.0 Pa 设计单桩垂直允许承载力（KN） Pp(L) 设计最终单桩压桩力（KN） L 设计桩最终入土深度（m） 具体施工时，图中桩设计压桩力 150KN，压桩力系数取 1.5，施工时压桩力控制在 225KN。 该建筑物总的建筑面积约为 2408m2，因而锚杆静压桩总的托换率约为： 托换率= =70% 为防止静压桩在施工压力解
11、除后，基桩垂直压应力释放，会产生基桩的回弹抬桩效应，设计要求当压桩力达到要求后，在不卸载的情况下，立即在压桩孔内将桩与基础用 C30 早强微膨胀细石混凝土浇灌在一起，并在混凝土强度达到设计强度的 90%后方可卸载。 六、加固方案的实施 压桩施工工艺可用下面流程框图表示： 由于地基土质较差，在锚杆静压桩施工时，应考虑到静压桩的挤土作用，土体的抗剪强度降低，如大面积的同时压桩或桩间距较小时同时压桩，必然会引起建筑物的较大沉降，考虑到这一因素，在具体施工时，要求从中部向四周间隔压桩，以保证不出现过大的沉降。静压桩的接头材料选用流磺胶泥，接头数量控制在不超过 3 个。 七、结束语 静压桩无论是在设计理论、施工技术，还是在应用范围等方面，近几年都得到教大的发展，用锚杆静压桩加固地基不仅技术上可行，经济效益也是明显的，若采用其它方法处理，不仅成本高，而且难以达到预期效果。
